仿生机器人知识体系

仿生机器人最核心的是模仿行为。

机器人控制算法

PID控制（比例积分微分控制）

根据给定值和实际输出值构成控制偏差，将偏差按比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控制对象进行控制。
在这里插入图片描述

ZMP零力矩点

判定仿人机器人动态稳定运动的重要指标，ZMP落在脚掌范围内，则机器人可以稳定的行走

执行器设计

机械传动的主要传动连接方式有四种：直接连接、齿轮连接、输送带连接和丝杠传动连接。
步骤
1.选择传动连接形式，确定转动惯量（一个物体对于旋转运动的惯性，用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。）
2.确定运动方程式和运动轨迹曲线
3.计算选择合适的电机和驱动功率单元

陀螺仪（角速度传感器）

质点对固定点的角动量对时间的微商，等于作用于该质点上的力对该点的力矩。
对一固定点，质点所受的合外力矩为零，则此质点的角动量矢量保持不变。

通俗的来讲，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。

单轴的角速度传感器只能测量单一方向的改变，一般的系统需要三轴传感器。

Inertial Measurement Unit

IMU惯性测量单元，用于测量角速度以及加速度

数字式传感器

数字式传感器能够直接将非电量转换为数字量，这样就不需要A/D转换，直接用数字显示。数字式传感器与模拟式传感器相比有以下优点：测量精度和分辨率高，稳定性好，抗干扰能力强，便于与微机接口，适宜远距离传输等。

应变式传感器

电阻应变传感器是以电阻应变片为转换元件的传感器。它是一种将应变转换为电阻变化的器件。电阻应变片粘贴在被测试件表面上，由于被测试件的变形使其表面产生应变，从而引起电阻应变片的阻值变化，阻值的变化即反映了应变的大小。只要能变为应变的相应变化，都可进行测量。

压缩机

将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械。它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，从而实现压缩→冷凝（放热）→膨胀→蒸发（吸热）的制冷循环。

红外传感器

红外辐射的物理本质是热辐射，物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射的能力就越强。
红外传感器一般是由光学系统、探测器、信号调理电路及显示电路等组成。红外探测器是利用红外辐射与物质相互作用所呈现的物理效应来探测红外辐射的。

热探测器

热探测器探测光辐射包括两个过程，一是吸收光辐射能量后，探测器的温度升高；二是把温度升高所引起的物理特性的变化转化成相应的电信号。

多足机器人

仿昆虫机器人从尺寸上分为重载大型六足机器人和小型六足机器人，重点研究仿生腿的优化设计、行走稳定、足端精确控制、足端脚力分配、步态规划等。
六足机器人可通过特殊步态来实现原地的旋转，以及重心的稳定。在不平整的路面上也可以依靠腿部上舵机角度的协调改变来保存平衡。
六足机器人较二足、四足机器人，具有控制结构相对简单、行走平稳等特点，最容易实现稳定行走，可适应于复杂地形。

六足昆虫的运动原理

昆虫有3对足，在前胸、中胸和后胸各有一对，相应地称为前足、中足和后足。 行走是以三条腿为一组进行的，即一侧的前、后足与另一侧的中足为一组。这样就形成了一个三角形支架结构，当这三条腿放在地面并向后蹬时，另外三条腿即抬起向前准备替换。前足用爪固定物体后拉动虫体向前，中足用来支持并举起所属一侧的身体，后足则推动虫体前进，同时使虫体转向。

为了保证机器人在陆地与水下运动的机动性，配置感知自身姿态的陀螺仪与检测水下深度的压力传感器。